Ученые создали мембрану для разделения нефти при комнатной температуре — ScienceDaily
Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) в Южной Корее совместно с группой Технологического института Джорджии продемонстрировали мембрану, способную разделять сырую нефть при комнатной температуре. Для этого они использовали недорогую пористую мембрану из полиакрилонитрила (PAN), сообщает ScienceDaily. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Традиционно нефтеперерабатывающие заводы применяют дистилляцию: нефть нагревают до температуры выше 350 °C, испаряют ее компоненты, а затем охлаждают пары для получения отдельных фракций. Согласно оценке, приведенной в материале, мировая дистилляция сырой нефти ежегодно потребляет около 1100 ТВт·ч энергии.
Нефть сама сужает поры
Во время прохождения сырой нефти через поры PAN-мембраны более тяжелые молекулы углеводородов накапливались на их внутренних стенках. Это сужало отверстия и формировало каналы шириной менее 2 нанометров. Через них быстрее проходили более легкие фракции, в частности нафта, бензин и керосин, тогда как более тяжелые компоненты задерживались эффективнее.
Обычно такое накопление веществ в порах, известное как загрязнение мембраны, считают проблемой для фильтрации. В этом случае оно стало механизмом молекулярного разделения. Непокрытая PAN-мембрана показала скорость проникновения сырой нефти примерно в 23 раза выше, чем предыдущие ведущие мембраны для этой задачи, и стабильно работала в течение 28 дней.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Прогнозируемое сокращение затрат
Авторы работы предлагают устанавливать мембраны перед существующим оборудованием для дистилляции, не заменяя полностью инфраструктуру НПЗ. Компьютерное моделирование показало, что такая интеграция может снизить энергопотребление на 31,6%, выбросы углекислого газа — на 37,6%, потребление охлаждающей воды — на 20,7%, а операционные расходы — на 36%.
Эти показатели являются результатами моделирования, а не данными об уже достигнутом сокращении выбросов на промышленных предприятиях. Ученые также оценивают, что широкое внедрение технологии в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях Южной Кореи могло бы предотвращать около 10 млн тонн выбросов парниковых газов ежегодно.
Команда проверяла мембрану на реальной сырой нефти, предоставленной HD Hyundai Oilbank. В дальнейшем исследователи планируют усовершенствовать производство крупных мембранных модулей и проверить их надежность при более длительной эксплуатации. Среди возможных направлений применения названы очистка пиролизного масла, полученного при переработке пластиковых отходов, восстановление растворителей для производства батарей, очистка фармацевтических соединений и производство биотоплива.
